[发明专利]一种带宽自适应大迭代接收机

说明书

技术领域

本发明为一种带宽自适应大迭代接收机，包含了无线通信系统中的多天线检测领域和信道纠错码的译码领域。

背景技术

宽带多天线正交频分复用(MIMO-OFDM)系统是第三代、第四代移动通信及无线宽带系统的关键技术，能实现高速率传输和强可靠性。

正交频分复用(OFDM)是一种多载波调制技术，它的基本思想是利用若干的相互正交的子载波去分担原有的高速数据流。这样，不仅可以降低每个子载波上的数据传输速度，而且在接收端可以根据子载波的正交性去解调信号，从而提高了系统抗频率选择性衰落的能力，克服多径效应。

多入多出(MIMO)技术在发射端和接收端采用多根天线。由于无线链路的容量随着发射天线数和接收天线数线性增长，加上数据流空分复用技术的采用，多入多出技术可以在不增加带宽和天线发送功率的情况下，成倍的提高频谱利用率。

然而，在空分复用场景下多路数据流之间存在严重的干扰，这就要求空分复用接收机消除混叠以分离各路数据流。为了达到数据传输高速、高效、高可靠性的要求，如何设计接收机方案成为了重要课题之一。目前的研究普遍认为，迭代检测是逼近MIMO信道容量的有效途径。Turbo-MIMO原则亦建议接收机采取软量迭代的联合检测译码方案。通常用于空分复用情况下的检测算法有最大似然(ML)检测和最小均方误差(MMSE)检测。最大似然检测算法是性能最优的检测算法，但其计算复杂度随着调制阶数、发射天线数等的增加而呈指数级增长。线性均方估计理论得到的最小均方误差检测算法的复杂度低，易于实现，但性能较差。为了在检测性能和计算复杂度之间找到平衡，迭代检测系统中常常采用线性的最小均方误差检测算法。

Turbo码是综合过去几十年人们在构造级联码、改进的最大后验概率(MAP)算法、迭代译码思想等基础上的一种推广和创新。Turbo码采用递归卷积码并行级联，中间采用随机交织器，是一种具有随机码特性的纠错码。它使用了软输入软输出SISO(Soft InputSoft Output)的迭代译码的方法，真正挖掘了级联码的潜力，性能趋近于香农限，且译码的复杂度也是可以接受的。循环冗余校验码(CRC)是一种非常重要的检错码。它不仅编码简单，而且误判概率很低，一直都作为Turbo码译码结果的判决准则。循环冗余校验首先根据生成多项式为原始信息序列产生相应的校验序列，并且将校验序列添加到信息序列后进行传输。接收端利用同样的多项式对接收序列的正确性进行判断。正是由于循环冗余校验技术的引用，Turbo译码可以实现提前终止(early stop)，从而节约译码资源。从传输效率考虑，一般使用的循环冗余校验码码长相对很短，因此纠错能力很弱，通常用于检错。

LDPC(Low-density Parity-check，低密度奇偶校验)码是由Gallager在1963年提出的一类具有稀疏校验矩阵的线性分组码。与Turbo码相似，LDPC码也具有接近香农限的性能，并且具有译码复杂度低、可并行译码以及译码错误的可检测性等优点。它通过一个生成矩阵G将信息序列映射成发送序列，也就是码字序列。对于生成矩阵G，完全等效地存在一个奇偶校验矩阵H，所有的码字序列C构成了H的零空间(null space)，即HC^T＝0。LDPC码译码算法采用置信传播(Belief Propagation，BP)算法，BP算法是一种软判决译码算法，性能优异，而且能全并行译码。为了降低计算复杂度，将BP算法加以改进，得到最小和算法(Min Sum，MS)。而实际系统采用的大都为基于MS的改进算法。由于LDPC码的线性分组码特性，可以直接利用自带的奇偶校验矩阵H对译码结果的有效性进行判断，从而实现迭代译码的提前终止。

发明内容

发明目的：本发明的目的旨在针对现有技术的不足，提供一种将检测器和译码器作为整体进行设计的带宽自适应大迭代接收机，从而在有限的时间内和有限的硬件资源的基础上，通过系统的自适应调节，使之适用于各种带宽不同的MIMO-OFDM应用场景中，并且达到优秀的接收性能。

技术方案：对于宽带多天线正交频分复用通信系统，将最小均方误差MMSE接收机和Turbo/LDPC码译码器结合在一起，构成可以提供干扰抵消的大迭代接收机；并且，在系统的实时性需求和硬件资源有限的前提下，对各种不同带宽的正交频分复用应用场景中的接收方案和迭代参数进行自适应调节。